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层状磁性材料的微观理论研究

作　者: 王喜坤
导　师: 姜伟
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: Ising模型相关有效场理论微分算符技术四子格三层超晶格
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

磁性薄膜材料是指厚度在1μm以下的强磁性材料，简称磁膜材料，这类材料为磁性器件向低维发展提供了新的机遇。实验上，已相当普遍地发现，当磁性薄膜厚度减少到纳米量级时，材料的物理性质表现出很强的尺寸效应。目前，各种大块磁性材料所对应的薄膜具有优异和独特的磁性，同时还出现了人工设计的超晶格、三明治膜、隧道结膜等。因此，对磁性多层膜的理论研究吸引了越来越多的学者们的兴趣，成绩卓著的当属日本学者Kaneyoshi T，他比较系统地研究了双层膜自旋系统的一些磁性质，但对层状自旋系统的研究还需进一步完善。本文应用相关有效场理论、微分算符技术、退耦近似研究四子格组成的双层系统以及三层超晶格系统的物理性质。系统地研究了四子格AB-CD自旋为1／2-1／2、1／2-3／2、1-1和1-3／2双层系统在外加横向或纵向磁场作用下的磁矩和磁化率的变化规律，给出系统内能的计算公式及自旋为1／2-1／2和1／2-3／2系统的相图。结果表明，纵向磁场不仅大大提高了整个系统的饱和磁矩，而且使整个系统难以消磁；横向磁场降低系统的饱和磁矩，同时也降低了系统的相变温度。对三层超晶格系统进行了研究。该系统是由双层子格AA、BB和CC组成，它们的自旋值分别为1／2、3／2和1／2。给出了计算系统磁矩和内能的计算公式，数值计算结果表明，外加纵向磁场改变系统的初始饱和磁矩，减小磁化率的峰值。在研究纵向晶场对系统磁矩的影响过程中，发现晶场取值为D／J_α=-3.5时系统中的BB子格层由±3／2态变到±1／2态。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 磁性的产生、分类及应用  11-15
    1.1.1 磁性的产生  11-12
    1.1.2 磁性材料的分类  12-14
    1.1.3 磁性材料的应用  14-15
  1.2 描述磁性物质的基本理论模型之一——局域自旋模型  15-16
  1.3 固体磁性量子理论的建立  16
  1.4 Ising模型的提出及其研究方法  16-18
  1.5 选题背景及内容  18-20
    1.5.1 选题背景  18-19
    1.5.2 本文研究的内容  19-20
2 四子格双层系统的物理性质  20-49
  2.1 哈密顿量  20-21
  2.2 相关有效场理论应用  21-26
    2.2.1 基本自旋公式  21-26
    2.2.2 微分算符技术及退耦近似  26
  2.3 磁矩  26-39
    2.3.1 自旋1/2-1/2系统磁矩公式  26-27
    2.3.2 自旋1/2-3/2系统磁矩公式  27
    2.3.3 自旋1-1系统和1-3/2系统磁矩公式  27-39
  2.4 其它物理量的计算公式  39-43
  2.5 数值计算结果  43-48
    2.5.1 磁矩随温度的变化  43-44
    2.5.2 磁化率随温度的变化  44-45
    2.5.3 内能随温度的变化  45-47
    2.5.4 1/2-1/2系统和1/2-3/2系统相图  47-48
  2.6 本章小节  48-49
3 三层超晶格系统的物理性质  49-65
  3.1 哈密顿量  49-50
  3.2 基本公式  50-61
    3.2.1 磁矩和磁化率公式  52-55
    3.2.2 内能公式推导  55-61
  3.3 数值结果及讨论  61-64
    3.3.1 磁矩随温度的变化  61-62
    3.3.2 磁化率随温度的变化  62-63
    3.3.3 内能随温度的变化  63-64
  3.4 本章小节  64-65
4 结论  65-67
参考文献  67-70
在学研究成果  70-71
致谢  71

层状磁性材料的微观理论研究

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